某連接器短路失效分析

馬 政 閆晶晶

中電科思儀科技股份有限公司 山東 青島266555

1 引言

隨著電子技術和信息技術的飛速發展,電子設備趨向復雜化,同時對設備中所應用的元器件的要求也越來越高。電連接器作為電子電路中重要的基礎器件,用于實現信號的傳輸、控制以及設備之間的電子連接,廣泛應用于包括數據通信、電腦及周邊、儀器儀表、消費電子、航空航天等不同領域,其種類繁多,數量可觀。電連接器具有便于組裝、維修、替換等特點,但是影響連接器接觸可靠性的因素多,使用環境復雜,連接器的失效往往導致關聯電路功能完全或部分失效,因此連接器的可靠性非常重要。

本文對某型號三端線纜連接器焊接完成后出現大量短路失效的現象進行了失效分析,通過測試、對比、微觀分析等方法,分析其失效原因。

2 失效分析

2.1 現象介紹 某連接器是一種三端線纜連接器,用于MIL-STD-1553B總線連接,連接電纜為24號單層優化屏蔽數據總線電纜,該電纜符合MIL-STD-1553B標準,最高耐受200℃高溫。

最近一個批次生產的使用該連接器的電纜組件在測試過程中發現有短路現象,故障率達21.4 %。在生產過程中,生產人員嚴格按照產品說明書和作業指導書要求操作,對電纜芯線進行修剪、剝捻頭鍍錫處理后,將兩芯線插入連接器自帶插針,使用熱風槍加熱熔化插針內部的預制焊錫環,實現兩芯線與插針的焊接,外觀檢查無任何缺陷,通電測試內外導體之間出現短路失效現象。部分短路的連接器電纜實物照片如下圖1所示。

圖1 短路失效的連接器電纜組件實物照片

圖2 部分短路的連接器電纜實物在X-Ray下的成像

圖3 合格的連接器電纜實物在X-Ray下的成像

為進一步確定短路原因,對發生短路失效現象的連接器進行金相切片分析,經過切割、灌封、研磨、拋光后,金相切片的實物如圖4所示。

圖4 短路失效的連接器金相切片照片

通過多次研磨,并在體視顯微鏡下對切片樣品進行連續觀察(如圖5所示),均發現短芯線與插針內導體有直接接觸。

圖5 短路失效的連接器金相切片在體視顯微鏡下的成像

2.3 產生原因 該線纜連接器與電纜的裝接方式為熱風吹焊工藝,用熱風加熱使內部焊錫環分別與兩根電纜芯線焊接在一起,如圖6所示,芯線剝頭尺寸是關鍵所在,當短芯線超出黃色區域時,在焊接過程中會由于內導體預制錫環的熔化而將短芯線與插針內導體相連導致短路,通過測量,當短芯線端頭修剪留長6 mm 時,芯線端部接近插針內導體外壁,在焊錫熔化時就會出現圖示的短路現象。

圖6 芯線焊接區域示意圖

3 分析結論

通過上述分析,可以得出以下結論:

導致該連接器短路失效的主要原因是由于電纜預處理過程中,短芯線的剝頭尺寸超過要求值0.9 mm,導致在熔焊的過程中外導體內自帶的預制焊錫環熔化將短芯線和插針內導體相連造成短路。

4 結束語

連接器的短路失效與焊接操作工藝控制不嚴格有關,任何一個細微的變化可能都會造成致命影響,因此必須加強生產中各操作過程的控制,嚴格按要求執行才能杜絕類似失效的發生。